針對汽車的各種安全法規層出不窮,主機廠正在尋求一個平臺或一種技術,以便跟上諸如GTR(全球統一汽車技術法規)、歐盟NCAP(新車安全評估項目)等安全法規不斷演變的需求,例如盲點和自動緊急制動功能等等。這不僅僅是關于合規性的問題,安全也是一個重要競爭領域,技術差異化還可以直接轉化為增加的市場份額。
主機廠在找什么?
歐盟NCAP 2022/23協議中要求區分成人和兒童,進行CPD(車內兒童檢測)和智能SBR(安全帶提醒裝置)及安全氣囊展開測試。CPD是一個新的協議,SBR也在更新,要覆蓋第二排座位。在經過充分驗證后,支持這兩個應用的CPD+SBR組合體將提供一個低成本、低風險的解決方案,以此作為未來長期應用的開發平臺,而不是使用兩套傳感器,進行集成和測試,讓成本翻倍。NCAP的要求還遠不止這些。
NXP執行副總裁兼無線電頻率處理總經理Torsten Lehmann指出,雖然NCAP沒有明確說明首選的傳感器技術是什么,但主機廠迫切需要滿足NCAP的要求,他們正在采購更好的雷達技術,以探測車內邊角和前方的物體。
技術,始料未及?
4D雷達技術確實很新,就連以下這家擁有幾乎全部類型汽車傳感器的公司可能也始料未及。這家公司通過收購獲得了各種傳感器技術,這些產品不是為了競爭,而是為了互補,打造超越對手的競爭優勢。
真不多見,這公司有這么多類型傳感器 最近,筆者向該公司戰略、營銷及方案工程部高級副總裁David Somo求證:“為什么像你們這種非常喜歡收購各種先進技術的公司沒有4D成像雷達技術呢?”他表示:“我們目前還沒有這方面的技術,暫時也沒有計劃收購相關公司的計劃。”
David Somo看著眼熟 可以看出,傳統半導體公司與初創公司不同,對于新技術還是比較謹慎的。不過,一旦技術成熟,一些初創公司中的領頭羊就要落入頭部半導體公司的“虎口”。想知道這家公司是誰?請往下看。
怎樣滿足NCAP等要求?
在車內,以色列初創公司Vayyar的多功能傳感器可以同時為各種安全功能提供幫助。這是唯一一款覆蓋兩排完整座位和擱腳空間的單傳感器座艙監控解決方案,能夠單獨監控5個人。得益于高分辨率點云成像技術,它還將成人和兒童分開分類,以滿足CPD和SBR及安全氣囊展開標準,甚至可以檢測入侵者。
Vayyar是唯一一款用于車內監控的端到端60GHz單芯片解決方案,覆蓋兩排,滿足所有歐洲NCAP要求。它涵蓋了整個RFIC、天線和陣列以及汽車級物料清單的硬件開發和生產,所有這些都經過了鑒定和驗證,采用了3D/4D API和CPD+SBR解決方案。
4D成像雷達拆解分析
雷達曾經是一個緩慢增長的市場,以滿足軍事等成熟應用的需求。近年來,情況改變了很多。雷達,尤其是“成像雷達”,堪比娛樂界的明星。汽車和消費應用激發了系統設計師的想象力,并推動雷達的增長達到兩位數。
雷達芯片以低成本在許多消費類設備中得到應用,在汽車工業中也找到了堅實的應用基礎。各主機廠都在自己的ADAS技術中使用了雷達,最終好處是道路的公共安全。
現在出現了4D成像雷達,并已在汽車中進行嘗試。出于對其如何實現的好奇,Systems Plus Consulting(Yole子公司)拆解了一個4D雷達模組,選擇的是Vayyar第一代高度集成的單片RF SoC板。
拆解師主要關心的是如何設計這樣的產品,如何產生高分辨率的4D圖像。
本次拆解的是Vayyar基于3-10GHz的RF SoC板。針對不同國家對頻率范圍的限制,其后續產品還有57-64GHz和77-81GHz的,以提供更大的最大帶寬和更高的分辨率范圍。
根據System Plus的說法,Vayyar設計了一個小板,同時容納RF SoC和MCU。這種設置允許RF SoC與系統供應商選擇的任何外部應用處理器一起工作;集成的收發器發送和接收的大量信號,并通過高速DSP在SoC上進行處理。
UWB 4D雷達成像芯片+帶有21個天線的RF板 拆解顯示,Vayyar的單個RF SoC用于發送/接收3．3-10- GHz RF信號。系統使用兩塊板:一塊用于RF收發器、SRAM數據采集和USB類型的數據流(紅色輪廓);另一個用于數據處理和BT/Wi-Fi連接(中間藍色輪廓)。
該RF SoC配備了“一個在收發器芯片中具有大量SRAM存儲器的片上DSP”。RF SoC將數據提供給安裝在Walabot板上的MCU。而Walabot本質上是一款FMCW(調頻連續波)雷達,是該公司研發的首先用于智能家居和手機的產品,被譽為“透視眼”,能夠“讓你看穿美女的一切”。
據介紹,Walabot Home跌倒檢測系統使家庭成員和護理人員能夠密切關注可能會摔倒的老年人。基于雷達,它可以通過墻壁和窗簾感知到人。其中一個好處是被監控的人不需要穿戴設備。
看看Walabot Home的設置初衷,它是一個智能系統,可以跟蹤人們的活動,并了解他們是否摔倒需要幫助。這款小巧纖薄的器件使用了一種傳感器系統,可以處理類似Wi-Fi信號的低功率無線電波來確定一個人的位置。
系統核心的RF-SoC結合了3GHz-81GHz的發射器和接收器,通過分析發送和接收的大量信號來生成高分辨率的4D圖像,而無需外部CPU。由于集成了收發器和高數據處理速度的DSP,該技術能夠創建精確的態勢場景。
該系統可以顯示人和物體的大小、位置和移動情況,無需使用攝像頭就能對環境進行完整的實時分類。而且,它不像攝像頭那樣,不會侵犯個人隱私。
至于RF SoC,該系統采用超寬帶(UWB)系統,可探測人及其在空間中的位置。UWB通過使用持續時間極短(從幾十皮秒到幾納秒)的RF能量脈沖來發射和接收信號。實際上,它是一種允許在十分之一瓦的天線上利用電能達到每秒千兆比特的頻帶。這種技術的優點在于,由于脈沖本身的反射,脈沖的短暫性使得UWB對干擾不太敏感。
成本分析專家Stéphane Elisabeth說,RF SoC中的MCU“只將SRAM數據轉換成USB數據流類型”,這一步至關重要,因為它使Vayyar的RF SoC中立且靈活,足以與系統設計師選擇的任何外部CPU或應用處理器協同工作。不管是高通公司的Snapdragon,還是其他公司的應用處理器。如果需要,它都可以執行復雜的成像算法。
對于汽車應用,Tier 1和汽車主機廠正在為ADAS和車內占用檢測開發成像雷達。正是這個Walabot Home系統,讓Vayyar在汽車市場取得了進展。
汽車級雷達再接再厲
利用相控陣、數字波束形成和多輸入多輸出(MIMO)技術,汽車雷達系統的能力不斷擴大。目前,特斯拉Model 3使用一臺雷達(大陸ARS4-A),已具有掃描短距離和遠距離的數字波束成形能力,實現碰撞警告、緊急制動輔助、碰撞緩解或自適應巡航控制(ACC)。但是,事故的頻發讓人們總覺得它還少點什么。馬斯克死活不用激光雷達(LiDAR),能夠產生高分辨率4D點云的4D成像雷達是不是可以實現更高精度的目標檢測、分類和跟蹤呢?
據介紹,高分辨率4D點云可以在距離上提取前所未有的4D(X、Y、Z、多普勒)分辨率,使運動目標能夠在高速下立即從靜止雜波中分離出來。
專有4D體素點云技術構建高分辨率4D可視化 Vayyar的多功能解決方案采用高性能4D片上成像雷達(RoC)形式,具有超大面積覆蓋范圍和超寬的方位角及仰角視野。該芯片支持先進的MIMO天線陣列設計,最多48個收發器。它能以高粒度4D點云圖像生成獨特的豐富和精確的數據輸出。所有后處理成像和/或機器學習都在芯片上執行,消除了外部計算需求。傳感器的數據滿足了當前和新興的挑戰性要求,這些要求包括對車內和車外的多個目標進行跟蹤和分類,從最近20厘米到最遠100米。
這一獨特的多功能平臺大大減少了傳感器和相關SOP程序的總數,降低了直接和間接成本,同時在眾多應用中提供了很好的安全功能。
Vayyar汽車業務開發總監Ian Podkamien介紹說:“我們的4D成像雷達芯片可以幫助駕駛員在低速行駛時使用點云數據進行泊車輔助,在高速行駛時還可以通過盲點檢測(BSD)、自動緊急制動(AEB)、前后碰撞警告(FCW和RCW)、前方橫向來車預警(FCTA)和倒車預警系統(RCTA),以及對障礙物高度和其他障礙物進行預警。”
Vayyar最新的基于MIMO技術的汽車級雷達芯片覆蓋3GHz-81GHz成像和雷達波段,有72個發射器和72個接收器。傳感器通過集成的高性能DSP和大內存增強,可以執行復雜的成像算法,而不需要外部CPU。
智能雷達傳感器實現經濟高效和安全內飾 新雷達的下一代自主智能感測技術為智能座艙賦予了更大信心。在車內用一個傳感器取代了多個傳感器,為CPD、增強型SBR和其他車內應用提供兩排座椅和擱腳空間的全覆蓋。
今天的CPD主要局限于后座提醒系統。相比之下,Vayyar的傳感器監控整個座艙,根據成人和兒童的體型對他們進行分類,以避免事故。
除了同時支持多個應用,該平臺還減少了每個功能使用的傳感器數量。例如,SBR傳統上需要五個傳感器,現在的解決方案只需要一個,覆蓋所有五個座位,消除了錯誤警報,例如沉重行李引起的誤報。
針對前方和后方道路,座艙外傳感器空間更是一個問題,因為ADAS和AV(自動駕駛)系統占用了大量空間,更不用說布線、ECU和所需的功耗了。對于ADAS應用,2到4個Vayyar傳感器可替代多達20個其他傳感器,為一系列uSRR(超短程雷達)、SRR(短程雷達)和MRR(中程雷達)應用提供了優化的魯棒性和分辨率。
該解決方案的高分辨率也非常適合更復雜的新興ADAS功能,例如:泊車輔助、交叉路口交通警報和自動緊急制動、自動緊急制動+倒車監控+碰撞警告、盲點檢測+碰撞警告+泊車輔助、自適應巡航控制+盲點檢測+碰撞警告等。更重要的是,它符合包括歐洲NCAP測評要求在內的2020-2025年路線圖及以后多個協議的要求。
行業需要合作創新
去年11月,美國跨國公司Koch Industries的投資子公司科KDT主導的D輪融資中,Vayyar籌集了1．09億美元,因為這可能為Vayyar的成像傳感器打開更多細分市場。
據了解,今年早些時候,Vayyar與日本汽車零部件公司愛信精工(Aisin Seiki)建立了合作關系,尋求聯合開發“用于車輛的4D高分辨率短程外部傳感器”,用于盲點檢測等應用。
如今,Vayyar的業務已從零售和智能家居進入汽車市場,其目標是在增長領域迅速擴張。在汽車領域,Vayyar的芯片能夠實現車內乘客的定位和分類、乘客性質、生命體征和姿勢分析,以及360°外部地圖,包括監控車輛周圍的汽車、物體和行人。
英特爾前副總裁、Vayyar的CEO Raviv Melamed表示:“我們提供了一種車內解決方案,可以監控車內乘客,并在出現問題時發出警報——當嬰兒意外留在車內并造成可怕后果時,我們看到了對這類技術的大量需求。”
Raviv Melamed 兩年前,法國汽車供應商法雷奧宣布將Vayyar的雷達傳感器與產品集成,以監測嬰兒的呼吸,并在緊急情況下觸發警報。這為汽車市場的量產應用做好了準備。
當被問及公司的長期愿景時,Melamed說:“重要的是,我們的解決方案可滿足歐盟NCAP高達35%的要求,同時每輛車可降低數百美元成本,在大批量車型的整個生命周期內可節省超過10億美元。”他相信,在一個由不斷增長的成本和復雜性所定義的極端競爭環境中,Vayyar經過充分測試和驗證的多功能傳感器是一個真正的游戲規則改變者。其業界領先的安全性、卓越的評級、完全的合規性,更能以最小的努力實現可觀的規模經濟。關于合作,Melamed表示,Vayyar目前正在與軟銀、法雷奧、博澤(BROSE)等合作,“希望在不久的將來宣布的幾個激動人心的頭部企業和Tier-1品牌。”